水土流失对冰岛生态系统造成了严重破坏,未来气候变暖可能会加剧这个问题。
2019 年,由纽卡斯尔大学 Nick Cutler 博士领导的研究小组着手更好地了解局部土壤水分、温度水平在冰岛南部 Hamragarðaheiði 悬崖特征侵蚀中所起的作用。
研究小组假设,靠近现有侵蚀区域的植物会比远处的植物承受更大的压力,并且这种压力主要是由土壤水分、温度可用性和行为(湿润和干燥循环)驱动的。
因此,他们推断,这些不太健康(受到压力)的邻近植物可能会加速侵蚀区域的扩张,这些植物提供的阻止侵蚀的能力较小,从而导致破坏性的反馈机制。
实验内容
为了测试他们的理论,该团队在 rofabard(侵蚀悬崖)安装了 9 个 SM150T 土壤水分、温度、温度传感器,自 2014 年以来,他们一直在那里密切监测侵蚀活动。
这个 rofabard 的特点是相对平坦的表面,覆盖着长满青苔的杂草草甸和适度发育的土丘的植被。
从侵蚀边缘到 rofabard 中心建立了一条长 11.10 米的横断面,如下图所示。
然后将 SM150T 土壤水分、温度温度传感器放置在样线沿线的点上 - 位于小丘之间的凹陷内,以测量侵蚀斜坡的土壤水分、温度。
SM150T 土壤水分、温度温度传感器的安装
研究团队在沿横断面的所有测量点移除了一小块草皮,使他们能够水平安装每个传感器,深度为 5 厘米 - 见下图。
然后,该团队使用 SM150 便携式土壤水分、温度速测仪(带有读数表的配置)在每个新埋传感器的精确位置进行了三次土壤水分、温度测量 - 平均值(三个读数的)作为安装时特定的参考数据(见下表)。
一旦就位,传感器就会被之前移除的草皮块完全覆盖。
传感器的电缆(连接到 GP2 数据采集器)埋在草皮下切出的槽内 - 因此它们也完全隐藏,并且 GP2 数据采集器本身也埋在草皮下 - 参见图片以下。
测量过程及结果
SM150T 和 GP2 数据采集器成功收集了 21 个月内的水分、温度数据,每个传感器总共进行了 15,095 次测量。
水分、温度数据摘要如下所示。
研究小组的结论
在 Hamragarðaheiði 现场部署 SM150T 土壤水分、温度温度传感器取得了巨大成功,我们观测了 2019 年 9 月 9 日至 2021 年 5 月 19 日期间几乎完整的土壤水分、温度和温度测量结果。
数据显示,年平均土壤水分、温度水平变化了 2 倍,从 17% 到 36%(在仅 11 m 的距离内差异相当大)。
最靠近 rofabard 陡坡(上图最左侧)的探头的读数高于我们的预期,并且该传感器还显示土壤水分、温度变化最大。这可能是由于雨水渗透陡坡面以及暴露的沉积物快速干燥所致。
这些数据存在噪音,但最重要的是,正如我们预期的那样,土壤水分、温度似乎随着距陡坡的距离而增加。